斷口失效分析實驗報告

1、表1所觀察金屬斷口的宏觀形貌特征樣品 代號樣品材料特征承載類型斷裂類型DiS135頸縮有拉伸韌性斷裂纖維區(qū)粗糙度表面粗糙不平凹凸度凹凸不平色澤斷口呈灰色無光澤形貌特點鋸齒狀形貌放射區(qū)粗糙度粗糙凹凸度凹凸不平色澤暗灰色形貌特點放射花樣剪切唇粗糙度相對光滑凹凸度表面光滑色澤光亮形貌特點形狀如杯D2TC18頸縮無拉伸韌性斷裂結(jié)晶區(qū)粗糙度粗糙度較小凹凸度凹凸不平色澤金屬光澤形貌特點細晶狀斷口解理區(qū)粗糙度較小粗糙凹凸度凹凸不平色澤光亮金屬光澤形貌特點解理臺階D322Gr頸縮有沖擊脆性斷裂纖維區(qū)粗糙度較大凹凸度較小色澤灰暗形貌特點細小平行纖維狀放射區(qū)粗糙度大凹凸度較小色澤光亮金屬光澤形貌特點放射花樣剪切唇

2、粗糙度較小凹凸度較小色澤光亮金屬光澤形貌特點遠離缺口區(qū)域較小D4S135頸縮有疲勞脆性斷裂疲勞弧線有裂紋穩(wěn)定擴展區(qū)粗糙度斷口表面較粗糙凹凸度較粗糙色澤表面較光亮形貌特點放射棱線裂紋快速擴展區(qū)粗糙度粗糙凹凸度較小色澤光亮形貌特點解理臺階表2所觀察金屬斷口的微觀形貌特征樣品 代號樣品材料特征承載類型斷裂類型DiS135纖維區(qū)位于試樣中心呈現(xiàn)岀齒形環(huán)狀分布拉伸韌性斷裂放射區(qū)存在放射線條且平行裂紋擴展方向剪切唇表面光滑與拉伸軸呈 45角D2TC18結(jié)晶區(qū)端口光亮平齊呈結(jié)晶狀拉伸脆性解理區(qū)平齊的解理面存在臺階、河流花樣D322Cr纖維區(qū)大量撕裂韌窩，呈平行狀分布與裂紋擴展方 向一致沖擊脆性放射區(qū)放射線和

3、裂紋擴展方向平行剪切唇平面呈現(xiàn)韌窩、傾斜存在撕裂棱D4S135裂紋源區(qū)有漣波、放射線逆向收斂于裂紋源疲勞脆性裂紋穩(wěn)定 擴展區(qū)存在解理臺階、疲勞條帶和河流花樣裂紋快速擴展區(qū)存在傾斜深而大的韌窩圖1 D1斷口樣品宏觀圖像圖2 D2斷口樣品宏觀圖像圖3 D3斷口樣品宏觀圖像圖4 D3斷口樣品宏觀圖像(3 )復(fù)制所觀察的各斷口各區(qū)域的 微觀形貌圖；指出其微觀特征。圖5 D1斷口樣品纖維區(qū)特征：圖5顯示了 Di斷口中心部位纖維區(qū)即本斷口的裂紋源的顯微形貌：由 等軸 韌窩組成，大多數(shù)韌窩較 小 、較 淺，此區(qū)域?qū)?韌 性斷裂。圖7 Di斷口樣品剪切唇區(qū)特征：圖7中左圖顯示了 Di樣品剪切唇區(qū)的顯微形貌：非

4、等軸剪切韌窩。右圖顯示了大韌窩底部的顯微形貌：帶有漣波紋的 滑移區(qū)韌性斷裂。較淺 的。此區(qū)域?qū)賵D6 D1斷口樣品放射區(qū)特征：圖6中左圖顯示了放射區(qū)放射狀的韌窩臺階； 右圖顯示了放射區(qū)的顯微形貌： 由 大量 較大 的 剪切 韌窩與滑移平直區(qū)、撕裂棱等混合組成。此區(qū)域?qū)夙g 性斷裂。©圖8 D2斷口樣品結(jié)晶區(qū)特征：圖8顯示了 D2樣品中心部分結(jié)晶區(qū)的顯微形貌，其顯現(xiàn)出平直的晶粒外形，晶界面上有大量細小的韌窩或有細長的 裂紋。此區(qū)域?qū)傺?晶斷裂、脆 性斷裂。圖9 D2斷口樣品解理區(qū)特征：圖9顯示了 D2樣品邊緣部分解理區(qū)的顯微形貌： 理 臺階、河流 花樣等組成。此區(qū)域?qū)?穿由平齊的解理 面以

5、及解 晶斷裂、脆 性斷裂。圖10 D3斷口樣品裂紋源區(qū)特征：圖10顯示了 D3樣品裂紋源的形貌：最下部為V形缺口處的連波紋；左圖次下部（右圖中部）為 裂紋源 區(qū)；左圖上部為裂紋擴展區(qū)。圖11 D3斷口樣品纖維區(qū)特征：圖11顯示了 D3樣品纖維區(qū)的形貌：由小 、多的撕裂韌窩組成，韌窩成行排列，每排韌窩的排列方向與裂紋擴展方向一致。此區(qū)域細小韌窩居多，屬 脆 性斷裂。圖12 D3斷口樣品放射區(qū)放射花樣特征：圖12顯示了 D3樣品放射區(qū)放射花樣形貌。 放射花樣與裂紋擴展方向一致圖13 D3斷口樣品放射區(qū)顯微形貌特征：圖13顯示了 D3樣品放射區(qū)的顯微形貌：由舌狀花樣、河流花樣、解理臺階、滑 移平直區(qū)

6、及撕裂棱等混合組成，此區(qū)域?qū)俅嘈詳嗔?。圖14 D3斷口樣品剪切唇區(qū)特征：圖14顯示了 D3樣品剪切唇區(qū)的顯微形貌：由平而淺、傾斜的 滑移 韌窩、 撕裂棱等組成。大韌窩底部為帶有漣波紋的滑移平直區(qū)。此區(qū)域?qū)夙g性斷裂。圖15 D4斷口樣品裂紋源區(qū)特征：圖15顯示了 D4樣品裂紋源的形貌。左圖最下部：樣品邊緣的連波紋；左圖次下 部：放射線逆向收斂指向疲勞源區(qū)。裂紋源處有小夾雜。右圖顯示了 D4樣品裂紋源附近、裂紋穩(wěn)定擴展第一階段的顯微形貌，由放射線、解理 臺階、河流花樣、舌狀花樣、早期疲勞帶等組成。此區(qū)域?qū)俅?性斷裂。圖16 D4斷口樣品裂紋穩(wěn)定擴展區(qū)特征：圖16顯示了 D4樣品裂紋穩(wěn)定擴展區(qū)第二階

7、段的顯微形貌，由平行的疲勞 條帶、平行的多條二次裂紋以及放射線、 解理臺階、河流花樣、舌狀花樣等組成。此區(qū)域?qū)?脆 性斷裂。圖仃D4斷口樣品弧形線特征：圖17中左圖顯示了 D4樣品裂紋快速擴展區(qū)弧形線的形貌，右圖顯示了弧形線放大后的形貌，為平行的弧形滑移 帶。圖18 D4斷口樣品裂紋快速擴展區(qū)特征：圖18顯示了 D4樣品裂紋快速擴展區(qū)的形貌： 由傾斜、稍拉長且深而大的 等軸 韌窩組成。此區(qū)域?qū)夙g 性斷裂。思考題答案1對于一般情況。疲勞應(yīng)力低于材料屈服強度，因此。在發(fā) 生疲勞斷裂前材料均會發(fā)生一定量的塑性變形，只是對于塑 性材料來說發(fā)生塑性變形量大而相對于脆性材料來說其發(fā) 生相對甚微。2對于脆性材料而言。長期反疲勞積聚下達到一定程度后裂 紋萌生。當(dāng)其擴